FR2688283A1

FR2688283A1 - SEALING DEVICE BETWEEN A PRESSURIZED VOLUME AND A LUBRICATED VOLUME.

Info

Publication number: FR2688283A1
Application number: FR9202578A
Authority: FR
Inventors: Dusserre-Telmon Guy; Franck; Paul; Plona Daniel; Georges
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1992-03-04
Filing date: 1992-03-04
Publication date: 1993-09-10
Anticipated expiration: 2012-03-04
Also published as: FR2688283B1; DE69302313T2; DE69302313D1; EP0562895A1; EP0562895B1; US5445394A

Abstract

Dispositif de joint d'étanchéité entre un volume lubrifié (1) et un volume pressurisé (2) séparés par une paroi (3) que traverse un arbre (5). Le passage (4) est muni d'une bague d'étanchéité (7) repoussée par des ressorts (10) vers le volume pressurisé (2). Quand la pressurisation est faible, un jeu important est créé entre les deux volumes de sorte que l'air s'écoule facilement vers le volume lubrifié (1) pour tenir l'huile à distance. Quand la pression est plus forte, la bague (7) est repoussée entre une face de butée (9) de la paroi (3), ce qui ne laisse subsister qu'un jeu plus faible entre la bague (7) et l'arbre (5) qui laisse passer moins facilement l'air sous pression. Application aux moteurs d'avion.Seal device between a lubricated volume (1) and a pressurized volume (2) separated by a wall (3) through which a shaft (5) passes. The passage (4) is provided with a sealing ring (7) pushed back by springs (10) towards the pressurized volume (2). When the pressurization is low, a large clearance is created between the two volumes so that the air flows easily towards the lubricated volume (1) to keep the oil at a distance. When the pressure is greater, the ring (7) is pushed back between a stop face (9) of the wall (3), which leaves only a smaller clearance between the ring (7) and the shaft (5) which allows air under pressure to pass through less easily. Application to aircraft engines.

Description

DISPOSITIF DE JOINT D'ETANCHEITE ENTRE UN VOLUMESEALING DEVICE BETWEEN A VOLUME

PRESSURISE ET UN VOLUME LUBRIFIEPRESSURE AND A LUBRICATED VOLUME

DESCRIPTIONDESCRIPTION

L'invention concerne un dispositif de joint d'étanchéité disposé entre un volume pressurisé et un The invention relates to a seal device disposed between a pressurized volume and a

volume lubrifié.lubricated volume.

De nombreux paliers, notamment des turbomachines de moteurs d'avion, comportent des roulements lubrifiés par un jet ou un brouillard d'huile dont il faut éviter la dissémination dans d'autres parties de l'appareil à travers les jeux nécessités par le passage des arbres tournants hors des paliers On utilise pour cela divers genres de joints d'étanchéité en combinaison avec une pressurisation des volumes situés de l'autre c 8 té du joint et qu'il convient de protéger Le gaz pressurisé est prélevé du compresseur du moteur L'afflux de gaz pénétrant dans le volume lubrifié après avoir contourné le joint renforce donc l'action de celui-ci Mais le débit de gaz soufflé devient trop faible aux bas régimes du moteur, o la pressurisation est faible, pour être Many bearings, including aircraft engine turbomachines, have bearings lubricated by a jet or an oil mist which must be avoided in other parts of the aircraft through the games required by the passage of rotating shafts outside the bearings Various types of seals are used in combination with pressurization of the volumes located on the other side of the joint and which must be protected. The pressurized gas is taken from the compressor of the engine L influx of gas penetrating the lubricated volume after bypassing the seal therefore reinforces the action of the latter But the flow of gas blown becomes too low at low engine speeds, where the pressurization is low, to be

réellement eff i cace.really effective.

L'invention fut donc conçue pour éviter cette limitation et assurer un débit satisfaisant de gaz vers le volume lubrifié en toutes circonstances Le moyen retenu consiste à conférer une perméabilité variable au joint, c'est-à-dire à le monter avec une souplesse qui lui permet de prendre suivant l'importance de la pressurisation deux positions o l'étanchéité qu'il The invention was therefore designed to avoid this limitation and ensure a satisfactory flow of gas to the lubricated volume in all circumstances The means adopted is to confer a variable permeability seal, that is to say, to mount it with a flexibility that allows him to take according to the importance of pressurizing two positions o the tightness he

commande est différente.order is different.

Sous sa forme la plus générale, l'invention concerne donc un dispositif de joint d'étanchéité disposé entre un volume pressurisé et un volume In its most general form, the invention therefore relates to a seal device disposed between a pressurized volume and a volume

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lubrifié et autour d'un arbre s'étendant dans les deux volumes et à travers une paroi séparant les deux volumes, un jeu de communication entre Les volumes existant entre la paroi et l'arbre, caractérisé en ce que Le joint est monté coulissant sur l'arbre entre deux positions de butée, des ressorts étant prévus pour repousser le joint vers le volume pressurisé de sorte que, quand la pressurisation atteint une valeur déterminée, le joint occupe une première des positions de butée o il obstrue partiellement le jeu, et que le joint occupe la seconde des positions de butée quand la pressurisation est inférieure à la valeur déterminée, o il laisse subsister entre les volumes un jeu plus important. La première position de butée peut être définie par une face de butée pleine ou conique appartenant soit à la paroi soit à l'arbre, et sur lubricated and around a shaft extending in both volumes and through a wall separating the two volumes, a communication clearance between the volumes existing between the wall and the shaft, characterized in that the seal is slidably mounted on the shaft between two stop positions, springs being provided to push the seal towards the pressurized volume so that, when the pressurization reaches a predetermined value, the seal occupies a first of the abutment positions where it partially obstructs the clearance, and that the seal occupies the second of the abutment positions when the pressurization is less than the determined value, where it leaves between the volumes a larger clearance. The first stop position can be defined by a solid or conical abutment face belonging either to the wall or to the shaft, and on

laquelle le joint bute.which joint abuts.

Les ressorts s'étendent avant tout entre le joint et la face de butée, mais d'autres peuvent aussi s'étendre entre le joint et un anneau monté sur la paroi ou sur l'arbre et qui définit la seconde position The springs extend primarily between the seal and the abutment face, but others may also extend between the seal and a ring mounted on the wall or shaft and which defines the second position

de butée.stop.

Le joint peut consister notamment soit en une bague rigide soit en une bague d'étanchéité montée fixe sur un porte-joint coulissant sur l'arbre ou sur la paroi. On va maintenant décrire l'invention plus en détail à l'aide des figures suivantes annexées à titre non limitatif et qui représentent certaines réalisations de l'invention: les figures 1 et 2 représentent une réalisation de l'invention dans ses deux états de fonctionnement; The seal may consist in particular either of a rigid ring or of a sealing ring mounted fixed on a sliding seal holder on the shaft or on the wall. The invention will now be described in more detail with the help of the following appended nonlimiting figures and which represent certain embodiments of the invention: FIGS. 1 and 2 show an embodiment of the invention in its two operating states ;

-e rwat Aa,4 lin' St --e rwat Aa, 4 lin 'St -

1 U S 81 JUL W 1 Oeil wl RU -| au *QU 61 c réalisation; la figure 4 représente une troisième réalisation; et la figure 5 représente une quatrième réalisation. On se reporte lubrifié 1 est séparé du paroi 3 traversée par un à un arbre 5 qui s'étend ce qui impose de rét concurremment une vrille face circulaire de la qui constitue un joint à d'étanchéité 7 rigide, contre l'arbre 5 avec important existe entre aux figures 1 et 2 Le volume volume pressurisé 2 par une passage 4 pour livrer passage dans les deux volumes 1 et 2, ablir l'étanchéité On utilise déshuileuse 6, établie sur une paroi 3 autour de l'arbre 5 et labyrinthe ainsi qu'une bague à base de carbone, qui frotte un très léger jeu Un jeu plus la bague 7 et une face circulaire 8 de la paroi 3 dans le sens radial, et entre la bague 7 et une face plane 9 dans le sens axial Un ressort 10 engagé dans un logement 11 percé dans la paroi 3 et débouchant sur la face plane 9 repousse la bague 7 et tend à l'éloigner de la face plane 9 pour la plaquer contre un anneau 12 élastique 1 U S 81 JUL W 1 Eye wl RU - | at the end of the year; Figure 4 shows a third embodiment; and Figure 5 shows a fourth embodiment. 1 is separated from the wall 3 traversed by a shaft 5 which extends which imposes concurrently ret retains a circular spiral face which constitutes a rigid seal 7 against the shaft 5 with important exists between Figures 1 and 2 Volume volume pressurized 2 by a passage 4 to allow passage in both volumes 1 and 2, to clear the seal is used deoiler 6, established on a wall 3 around the shaft 5 and labyrinth as well as a ring based on carbon, which rubs a very slight clearance play plus the ring 7 and a circular face 8 of the wall 3 in the radial direction, and between the ring 7 and a flat face 9 in the axial direction A spring 10 engaged in a housing 11 pierced in the wall 3 and opening on the flat face 9 pushes the ring 7 and tends to move away from the flat face 9 to press against an elastic ring 12

établi dans une gorge de la face circulaire 8. established in a groove of the circular face 8.

Il existe en réalité plusieurs ressorts semblables répartis sur le pourtour de la face plane 9 et l'anneau 12 est muni d'encoches non représentées sur une partie de sa largeur pour maintenir une communication entre le volume pressurisé 2 et le jeu There are actually several similar springs distributed around the perimeter of the plane face 9 and the ring 12 is provided with notches not shown over part of its width to maintain communication between the pressurized volume 2 and the game.

compris entre la bague 7 et la face circulaire 8. between the ring 7 and the circular face 8.

La position représentée sur la figure 1 correspond à une faible pression dans le volume pressurisé 2, aux bas régimes du moteur, qui ne suffit pas pour vaincre la raideur du ressort: la bague 7 bute contre l'anneau 12 On constate qu'un jeu relativement important unit les volumes 1 et 2 entre la The position shown in FIG. 1 corresponds to a low pressure in the pressurized volume 2, at low speeds of the engine, which is not sufficient to overcome the stiffness of the spring: the ring 7 abuts the ring 12. relatively large unit volumes 1 and 2 between the

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paroi 3 d'une part, l'arbre 5 et la bague 7 d'autre wall 3 on the one hand, the shaft 5 and the ring 7 on the other

part, contre la face circulaire 8 et la face plane 9. on the other hand, against the circular face 8 and the flat face 9.

L'air du volume pressurisé 2 peut s'écouler avec un débit assez important malgré sa faible pression pour maintenir L'huile à distance de la bague 7 Quand la pression augmente, la bague 7 est déplacée en coulissant axialement sur L'arbre 5, bande le ressort et vient buter contre la face plane 9 L'air sous pression doit alors passer par le petit jeu qui existe entre l'arbre 5 et la bague 7, ce qu'i L ne peut faire qu'avec un débit réduit, mais avec une énergie suffisante pour ne pas compromettre l'effet de contention des fuites d'huile Si la bague 7 est formée de secteurs d'arc, l'air passe aussi par les espaces The air of the pressurized volume 2 can flow with a rather large flow rate despite its low pressure to keep the oil away from the ring 7. As the pressure increases, the ring 7 is displaced by sliding axially on the shaft 5. strip the spring and abuts against the flat face 9 The pressurized air must then pass through the small clearance between the shaft 5 and the ring 7, which it can do only with a reduced flow, but with sufficient energy not to compromise the contention effect of the oil leaks If the ring 7 is formed of arc sectors, the air also passes through the spaces

entre ces secteurs.between these sectors.

La réalisation de la figure 3 diffère de la précédente en ce que d'autres ressorts 13 sont engagés entre la bague 7 et l'anneau 12, en face des précédents L'anneau 12 ou la bague 7 sont alors creusés de logements 14 pour les soutenir L'avantage de cette réalisation est qu'on dispose de plus de facilités pour choisir la différence de pression qui cause le passage The embodiment of FIG. 3 differs from the previous one in that other springs 13 are engaged between the ring 7 and the ring 12, in front of the preceding ones. The ring 12 or the ring 7 are then hollowed out of housings 14 for The advantage of this realization is that we have more facilities to choose the pressure difference that causes the passage

de la bague 7 d'une position de butée à l'autre. of the ring 7 from one stop position to the other.

La réalisation de la figure 4 illustre une réalisation un peu différente o la paroi de séparation entre les deux volumes 1 et 2, ici référencée par 20, est munie d'une face circulaire 21 sur Laquelle le joint 22 coulisse Il se compose ici d'une bague 23 constituant le joint proprement dit et qui frotte contre l'arbre 5 et d'un porte-joint 24 sur lequel la bague 23 est montée fixe entre une face plane 25 de celui-ci et un anneau élastique 26 Le porte-joint 24 porte encore une vrille 27 déshuileuse en face de The embodiment of FIG. 4 illustrates a slightly different embodiment where the partition wall between the two volumes 1 and 2, here referenced 20, is provided with a circular face 21 on which the seal 22 slides. It consists here of a ring 23 forming the actual seal and which rubs against the shaft 5 and a seal holder 24 on which the ring 23 is fixedly mounted between a flat face 25 thereof and an elastic ring 26 The seal holder 24 still has a dexterous spin in front of it.

L'arbre 5 et à côté du joint 23.The shaft 5 and next to the joint 23.

Des ressorts 28 sont comme précédemment montés entre une face p Lane 35 de la paroi 20 et le joint 22, mais i Ls pressent ici sur une couronne 29 plane du porte-joint 24 et pas sur La bague 23 Des logements sont prévus sur La paroi 20 ou La couronne 29 pour recevoir Les ressorts 28. Quand La pression est faible dans le volume pressurisé 2, les ressorts 28 ne sont pas comprimés et un jeu assez important existe entre le porte-joint 24 et la paroi 20, du moins jusqu'à l'endroit o elle se raccorde à la face circulaire 21 de coulissement par une face conique 31 porteuse d'un joint torique 32 Des conduits 30 sont percés à travers le porte-joint 24 entre le jeu mentionné ils débouchent devant la face conique 31 et la face plane 35 et celui qui s'étend -entre l'arbre 5 et la vrille 27 Un débit d'air suffisamment abondant y passe Quand la pression est Springs 28 are as previously mounted between a p-Lane 35 of the wall 20 and the seal 22, but i Ls press here on a flat ring 29 of the seal holder 24 and not on the ring 23 housing are provided on the wall The ring 29 for receiving the springs 28. When the pressure is low in the pressurized volume 2, the springs 28 are not compressed and a fairly large clearance exists between the seal holder 24 and the wall 20, at least until where it is connected to the circular sliding face 21 by a conical face 31 carrying an O-ring 32 Duct 30 is pierced through the seal holder 24 between the mentioned game they open in front of the conical face 31 and the planar face 35 and that which extends between the shaft 5 and the swirler 27 A sufficiently abundant flow of air passes therethrough When the pressure is

plus forte, Les ressorts 28 sont comprimés, le porte- stronger, the springs 28 are compressed, the holder

joint 24 déplacé jusqu'à ce que la couronne 29 et La face plane 35 se touchent ou que les faces coniques 31 et 34 se touchent, ce qui rend les conduits 30 inutiles puisque le jeu entre la paroi 20 et le porte-joint 24 disparaît et que le joint torique 32 vient de plus presser contre une face conique 34, parallèle à celle 31 de La paroi 20, du porte-joint 24 L'air passe donc comme précédemment dans le volume lubrifié 1 en passant seal 24 moved until the ring 29 and the flat face 35 are touching or that the conical faces 31 and 34 are touching, which makes the ducts unnecessary 30 since the clearance between the wall 20 and the seal holder 24 disappears and that the O-ring 32 has just pressed against a conical face 34, parallel to that 31 of the wall 20, the seal holder 24 The air thus passes as previously in the lubricated volume 1 by passing

entre La bague 23 et l'arbre 5.between the ring 23 and the shaft 5.

L'arbre et la paroi ont des fonctions qu'on peut intervertir vis-à-vis du joint ou de la bague: c'est ainsi que l'anneau ou la face plane qui définissent les positions de butée du joint peuvent être établis sur l'arbre comme on le représente à la figure 5, o les références des figures 1 et 2 ont été conservées; la face circulaire 8 distante de la bague 7 d'un jeu radial appartient alors à l'arbre 5 Le porte-joint de la figure 4 pourrait aussi coulisser en The shaft and the wall have functions that can be reversed with respect to the seal or the ring: this is how the ring or the plane face which define the stop positions of the seal can be established on the tree as shown in Figure 5, where the references of Figures 1 and 2 have been retained; the circular face 8 distant from the ring 7 of a radial clearance then belongs to the shaft 5 The seal holder of FIG. 4 could also slide in

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étant guidé par l'arbre au lieu de l'être par la face circulaire 21, et la vrille déshuileuse pourrait être being guided by the shaft instead of being by the circular face 21, and the deoiling tendrill could be

placée sur l'arbre.placed on the tree.

D'autres aménagements sont encore possibles sans sortir du cadre de l'invention La vrille déshuileuse, d'ailleurs déjà connue en soi, peut ainsi Other arrangements are still possible without departing from the scope of the invention The deoiling spin, also already known per se, can

être omise.to be omitted.

Claims

A seal device (7, 22) disposed between a pressurized volume (2) and a lubricated volume (1) and about a shaft (5) extending in both volumes and through a wall (3). , 20) separating the two volumes, a communication clearance between the volumes existing between the wall and the shaft, characterized in that the seal is slidably mounted on the shaft between two stop positions, springs (10, 13, 28) being provided for pushing the seal towards the pressurized volume so that, when the pressurization reaches a predetermined value, the seal occupies one of the abutment positions, where it partially occludes the clearance, and the seal occupies the second position when the pressurization is less than the determined value, where it leaves

subsist between volumes a larger game.

Seal arrangement according to Claim 1, characterized in that the first stop position is defined by a planar (9, 35) or conical (31) abutment face, which is either part of the wall (3, 20). the tree (5) and on which the

joint abuts.

Seal device according to Claim 2, characterized in that the springs

extend between the seal and the abutment face.

4 seal device according to

any of claims 1 to 3, characterized

in that the second stop position is defined by

a ring (12, 26) mounted on the wall or on the shaft.

Seal arrangement according to Claim 4, characterized in that some of the springs (13) extend between the seal (7) and the ring

(12).

6 Seal device according to

any of claims I to 5, characterized

in that the seal consists of a rigid ring (7).

7 Seal arrangement according to

claims 2 and 6, characterized in that a set

the radial joint exists between the joint and either the wall if the plane face belongs to the wall, or the shaft if the

flat face belongs to the tree.

8 Seal device according to

any of claims 1 to 5, characterized

in that the seal consists of a sealing ring (23) fixedly mounted on a seal holder (24) sliding on

the tree or the wall.

9 Seal device according to

claims 2 and 8, characterized in that the holder

joint (24) comprises ducts (30) which pass through it and which open at one end in front of the abutment face. Seal device according to

any one of claims 1 to 9, characterized

by a deoiler spin (6, 27) on the wall,

The shaft or the seal holder.